山东师范大学官网-幼儿园国旗下讲话稿

林业科学研究　
2009,22
(
4
)
:482～
495
ForestResearch
　　文章编号
:1001
2
1498
(
2009
)
04
2
0482
2
04
森林结构调查中最适样方面积和数量的研究
周红敏
,
惠刚盈
,
赵中华
,
林天喜
,
222
张显龙
,吴相菊
,
张秋艳
(
1.
中国林业科学研究院林业研究所
,
国家林业局林木培育重点实验室
,
北京　
100091;
2.吉林省蛟河林业实验区管理局
,
吉林蛟河　
132517
)
11
33
12
3
摘要
:
以
30
块
10 0m
×
100m
的模拟样地为研究材料
,
从林木空间分布格局吻合率 关系对模拟的小样方进行研究
,
并以
1
块
100m
×
100m
的实地调查样地为例
,
验证新确定样方的合理性和可行性
;
根据实际调查样地的调查时间
来分析比较样方间的调查时间和成本
,
进而确定较优的 样方面积和样方数。结果表明
:
(
1
)
空间结构参数中的角尺
度与抽取的样方面积大小和样方数量有关。随着样地面积的增大和样方数量的增加
,
所估计的 林木空间结构均趋
于稳定
;
(
2
)
从林木空间格局来看,
样方面积为
10m
×
10m
、
15m
×15m
、
20m
×
20m
、
25m
×
25m
、
30m
×
30m
抽样
数分别为
42
、
23
、
12
、
9
、
4
时
,< br>均能准确的表达林分的空间分布格局
;
(
3
)
在考虑调查时间 和成本时
,
样方面积为
30m
×
30m
、抽样数为
4
是林分空间结构调查时较适合样方调查面积和调查数。
关键词
:
空间结构< br>;
角尺度
;
样方法
;
最适样方面积
;
最适样 方数
中图分类号
:S757.2
文献标识码
:A
Studieson theAreaandtheNumberoftheSampleforForestStructureZHOUHong
2
min,HUIGang
2
ying,ZHAOZh ong
2
hua,LINTian
2
xi,
ZHANGXian2
long,WUXiang
2
ju,ZHANGQiu
2
ya n
222
1112
(
chInstituteofForestry,CAF ,KeyLaboratoryofTreeBreedingandCultivation,StateFo restryAdministration,Beijing
　
100091,China;
eauforAdministeringJiaoheForestryExperimentalA rea,Jiaohe
　
132517,Jilin,China
)
Abst ract:Thispapertook30plotsofsimulatedsamplesasstudy sitestoresearchoneachsampleswiththe
hat,oneplot waschosentoverifytherationalityand
ults
indi catedthat:
(
1
)
theangleindexofspatia lstructurehadtherelationshipwiththeareaandthenumbe rofthe
imateofspatialstructurewentsteadierwhile theareaandthenumberofthesampleincreased;
(
2
)
Judgingfromthespatialstructure,thefollowi ngconditions:area10m
×
10mandnumber42,area15 m
×
15mand
number23,area20m
×
20man dnumber12,area25m
×
25mandnumber9,area30m
×
30mandnumbers4
couldstandforthepatternofs tanddistribution;
(
3
)
consideringthe timeandthecost,30m
×
30mofthesample
areaa nd4ofthenumberaresuitableforinvestigatingthespatia lstructure.
Keywords:spatialstructure;angleinde x;quadratmethod;thebestsamplearea;thebestnumberofs amplearea
收稿日期
:2008
2
11
2
04基金项目
:
国家自然科学基金
(
30872021
)
作 者简介
:
周红敏
(
1983
—
)
,
女,
山东郓城人
,
在读硕士
,
主要从事天然林经营模拟
.
3参加野外调查的还有吉林省蛟河实验区管理局的吴显东、高海涛同志
,
在此一并致谢
!
33通讯作者
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:

第
4
期周红敏等
:< br>森林结构调查中最适样方面积和数量的研究
483
现代森林经营注重森林非空间结构和空 间结构
信息的整合
,
要求必须在表达数量特征的同时
,
表达
出相应的林分空间结构信息
,
才能对林分整体做出
[1]
较为完整的描述和判 断。空间结构决定树木之间
的竞争势及其空间生态位
,
在很大程度上决定林分
的稳定性、发展的可能性和经营空间的大小。分
析林分空间结构的基础是对林分空间结构的准确描
述。目前应用的基于相邻木空间关系的林分空间结
构描述方法为结构化森林经营提供了科学依据
,
其
结构参数主要有
3
个
,
即体现树种空间隔离程度的< br>树种混交度、反映林木个体大小的大小比数以及描
[3]
述林木个体在水平地面上分布格 局的角尺度。目
前
,
获取
3
个结构参数所采用的方法主要是典型大< br>[4]
样地
(
大标准地
)
的每木定位数据分析方法和无
[5-6]
样地的点抽样的分析方法。目前还没有给出如
何用样方法正确获取森林空间结构参 数的方法
,
传
统的样方法能否用于林分空间结构的调查研究
,
在进行空间结构参数调查时采用多大的样方面积和样
方的数量还没有确定
,
因此,
对抽取样方数量的多少
和面积的大小的研究就成为林分空间结构调查面临
的首要 技术问题。样方面积的大小和样方数量的多
少是由所要求的误差和成本控制的
,
本文旨 在研究
在控制误差的范围内用较小成本确定最适样方面积
和样方数。
[2]
2
　研究方法
采用模拟和实地调查相结合的研究方法。首先
对模拟的
30
块随机样地设计抽样方案
,
样方面积按
10m
×
10m
、
15m
×
15m
、
20m
×
20m
、25m
×
25m
、
30m
×
30m
进行设计。 在样方面积为
10m
×
10m
时
,
抽样样方的数量设计为< br>2
、
4
、
6
、
9
、
12
、
16
、
20
、
25
、
36;
样方面积为< br>15m
×
15m,
抽样样方的数量设计
为
2
、
4
、
6
、
9
、
12
、
16
、< br>20
、
25;
样方面积为
20m
×
20m
时
,
抽样样方的数量设计为
2
、
4
、
6
、< br>9
、
12
、
16;
样方面
积为
25m
×
25m
时
,
抽样样方的数量设计为
2
、
4、
6
、
9;
样方面积为
30m
×
30m
时
,
样方数量设计为
2
、
4
。
用
Win kelmass
软件按上述抽样方案分别对
30
块模
拟样地进行模拟抽样,
每个抽样方案的抽样次数是
1000
次
,
设计
VB< br>程序对所抽取的数据进行有效性
筛选
,
分析各抽样方案是否与模拟林分格局吻合
,
分
析抽样与模拟一致的百分率
,
利用统计分析程序
STA TISTICA
对所模拟的抽样样方面积和数量与其
相对应的吻合率的关系进行方程拟合
,
同时进行相
关性分析
,
并对拟合方程进行二阶求导
,
确 定拟合方
程的二阶导数渐近于
0
时所对应的抽样样方的最小
面积和最小数量< br>;
然后
,
对吉林蛟河林业实验区的一
块面积为
100m
×
100m
的样地进行全面调查
,
并按
所得结果进行抽样和分析< br>,
以验证所确定的样方面
积和数量的合理性和可行性。格局评价指标用角尺
度。 另外
,
在考虑调查时间和成本的条件下
,
以此
实际调查样地的调查时 间和成本为例对新确定的样
方进行比较
,
确定较优样方面积和样方数。
[7]
1
　研究材料
研究所用材料包括实地调查资料和模拟资料。
实地调查资料来源 于吉林省蛟河林业实验区东大坡
2
经营区的
1hm
大的全面调查样地数据。利 用全站
仪对林分内胸径
5cm
以上的林木进行每木定位
,
林
-22-2
分密度为
796
株・
hm
,
断面积为
3 0.6m
・
hm
,
主要树种有水曲柳
(
Fraxinusm andshurica
Rupr.
)
、
千金榆
(
Carpi nuscordata
BI.
)
、沙冷杉
(
Abiesholo2
phylla
Maxim.
)
、春榆
(
Ulmusp ropinqua
Rend.
)
、白牛
3
　结果与分析
3. 1
　样方大小和样方数量对角尺度的影响
槭
(
Acermandshuric a
Maxim.
)
、紫椴
(
Tiliaamurensis
Rupr.
)
、色木槭
(

Maxim.
)
、红松< br>(
Pinusko
2
raiensis
.
)
、核桃楸
(
Juglansmandshurica
Maxim.
)
、黄菠萝
(
Phellodendronamurense
Rupr.
)
、蒙
古栎
(
Quercusmongolica
Fisch.
)
等。模拟资料是利
用空间结构分析软件
Winkelmass
模拟的
30块
100
m
×
100m
随机分布样地
,
每块模 拟样地的密度为
1000
株・
hm
-2
对各抽样方案进行统计后(
格局的吻合率≥
90%
)
各抽样方案在
30
块样地中 的频率见表
1
。由
表
1
可见
:
格局吻合率
(
P
)
随抽样样方数量
(
N
)
增
加而增大
,
上升幅度开始较快
,
后来逐渐变缓。
从表
1
可以 看出
:
在抽样样方面积固定时
,
抽样
样方的数量太小时
,< br>正确估计林分格局的可能性很
小
;
在抽样的数量固定时
,
正确 估计林分格局的可能
性随着抽样面积的增大而增大。在样方面积为
10
m
×< br>10m
、样方数为
36
时
,
估计的正确率才能达到
9 0%
以上
;
在样方面积为
15m
×
15m
、样方数 为
20
时
,
估计的正确率为
96.6%,
在样方数为
25
时
,
估计
的正确率达到
100%;
在样方面积为20m
×
20m
、在
,
树种为
4
种
,
各树种株数比例
为
25%
。
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484
林　业　科　学 　研　究
表
1
　各抽样方案的格局吻合率
第
22
卷
%
样方面积

(
m
×
m
)
10
×< br>10
15
×
15
20
×
20
25
×
25
30
×
30
样方数

个
2
0. 0
0.0
0.0
3.3
16.7
4
0.0
0.0< br>6.7
63.3
96.7
6
0.0
6.7
50.0< br>83.3
9
0.0
30.0
83.3
100.0
12
0.0
63.3
100.0
16
10.0
93.3
100.0
20
43.3
96.6
25
83.3
100.0
36
90.0
样方数为
12
时
,
估计的正确率为< br>100%;
在样方面积
为
25m
×
25m
、抽样数为
9
时
,
估计的正确率为
100%;
在样方面积为
3 0m
×
30m
、抽样数为
4
时
,
估
时,
方程式关于
N
的二阶导数为
:
P
″
=
0
.
109007
3
(
1
+
0
.
223489
N
)
计的正确率为
96.7%
。因此
,样方面积为
15m
×
15
m
、抽样数为
20,
样方面积为
20m
×
20m
、抽样数为
12,
样方面积为< br>25m
×
25m
、样方数为
9,
样方面积
当
N
=42
时
P
″降至
0.0001
以下
,
因此可以确
定在样方面积为
10m
×
10m
时
,
林 木空间格局调查
的最小样方数为
42
。在抽样样方面积为
15m
×< br>15
m
时
,
方程式关于
N
的二阶导数为
:< br>P
″
=
为
30m
×
30m
、抽样数为
4,
均可作为林分空间分布
格局调查的样方数。
用统计分析程序
STATI STICA
和对饱和曲线模
型
[6,8-9]
0
.
8595 28
3
(
1
+
0
.
87869
N
)
进行模拟的方法对表
1
的这种对应关系进
P=aN
(
1< br>+bN
)
当
N
=23
时
P
″降至
0 .0001
以下
,
因此可以确
定在抽样样方面积为
15m
×
15m
时
,
样方数
23
可
作为林木空间格局调查的 最小样方数。
为进一步求证新确定的抽样样方数
,
以吉林
蛟河林业实验区的一 块面积为
100m
×
100m
全面
调查样地为例
,
采用新确定的样方数对其进行模拟
抽样
,
表
3
显示的是抽样后各抽样 方案所得的角
尺度。
表
3
　各抽样结果所得的角尺度
样方类型
A
B
行计算分析
:
　　式中
:
a
、
b< br>为模型中的参数
,
P
为吻合率
,
N
为样
方数 。
R
0
.
05
=
F
0
.
05F
0
.
05
+n-
2
因所设计的
20m
×
20m
、
25m
×
25m
、
30m
×
30m
的抽样样方数较少
,
故这里只对
10m
×
1 0m
、
15m
×
15m
样方的数据进行了模型的拟合求解
,
拟
合结果见表
2
。
表
2
　方程拟合结果
样 方面积

(
m
×
m
)
10
×
10< br>15
×
15
C
D
R
0
.
05
参数
ab
相关系数
R
0.87435
0.87869
E< br>F
0.243875
0.489096
0.223489
0.8786 90
0.57346
0.62568
样方面积

(
m
×
m
)
全面调查样地
10
×
10
15
×< br>15
20
×
20
25
×
25
30
×
30
样方数量

个
—
42
23
12
9
4
角尺度
0.4944
0.4972
0.4945
0.5 053
0.4979
0.4975
从表
3
可以看出
:
类型
A
即全面调查分析的角
从表
2
可以看出
:
在 样方面积为
10m
×
10m
、
15
m
×
1 5m
时
,
各相关系数
(
R
)
均大于
R0.05
,
说明抽样
样方数
(
N
)
与对应林木 空间分布格局的吻合率
(
P
)
显著相关。
为进一步验证抽样数的合理 性
,
本研究运用对
拟合方程进行二阶求导的方法
,
将二阶导数为0
(
或开始趋近于
0
)
的样方数作为林木空间分布格局
抽样调查的最小样方数。本研究将
P
″≤
0.0001
所
对应的最小 抽样样方数确定为林木空间分布格局调
查的最小样方数。当抽样样方面积为
10m
×< br>10m
[10]
尺度为
0.4944,
样地的林木格局为随机分布[8]
。抽
样样方方案类型
B
、
C
、
D
、
E
、
F
均属于随机分布
,A
、
B
、< br>C
、
D
、
E
、
F
在判断林木格局的分布类型 上是一致
的
,
可见将新确定的抽样样方数作为抽样调查的样
本数是合理的。< br>综上所述
,
在样方面积为
10m
×
10m
、
15m
×
15m
、
20m
×
20m
、
25 m
×
25m
、
30m
×
30m
时
,
最
小调查样方数分别为
42
、
23
、
12
、9
、
4
。
3.2
　各样方大小和数量所对应的调查时间
在评价样方面积和样方数量时
,
除统计学的有
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第
4
期周红敏 等
:
森林结构调查中最适样方面积和数量的研究
[11]
485
效性 之外
,
还要考虑时间和成本。表
4
显示的是
在吉林蛟河林业实验区的 一块
100m
×
100m
全面
调查样地上采用新确定的小样方对林木 进行每木调
查时各项调查所需用的时间。
表
4
　调查所用时间
样方面 积

(
m
×
m
)
10
×
10
15
×
15
20
×
20
25
×
2530
×
30
样方个数

个
42
23
12
9
4
所有小样方内的
总株树

棵
361
93 1
419
489
301
设置一个样方所用时间

min
5
6
8
8
11
单株木调查所用时间

min
样方间移动所用时间

min
20.5
将不同大小样方的操作时间和调查时间 联系起
来
,
以确定林分空间格局调查的总时间
,
并以此作为
衡量效率的尺度。每一样方在林地调查所用时间的
计算方法是
:
样方间的移动时间×< br>(
调查的最小样本
量
-1
)
+
设置样方时间×调查的 最小样本量
+
样方
调查的所有林木×单株林木调查所用时间
(
为方便
起见
,
以下采用的时间以小时计
)
。图
1
显示的是 采
用新确定的抽样样方数进行抽样调查所用的时间。
的判断林分空间格局的准确性也不同
,
在样方面积
小时
,
这种准确性的差别更大。从林木空间格局来
看
,
样方面积为
10m
×
10m
、
15m
×
15m
、
20m
×
20
m
、
25m
×
25m
、
30m
×
30m
的抽样数分别为
42
、
23
、
12
、
9
、
4
时均能准 确的表达林分的空间分布格局。
这表明
,
样方的大小和数量达到合适的量时才能较真实的反映林分的空间结构特征。
(
3
)
在考虑调查时间和成本时
,
样方面积为
30
m
×
30m
、抽样数为
4时为林分空间结构较适合的
样方调查面积和调查数。
参考文献
:
[1]< br>安慧君
.
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北京
:
北 京林业大
学
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,
胡艳波
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,2001,14< br>(
1
)
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,vGado wK,
胡艳波
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等
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北京
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中
图
1
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样方数
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洛茨F,
哈勒
KE,
佐勒
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[M].
林昌庚
,
沙　琢
从图
1
可以看出
:
调查所用时间 最多的是
15m
×
15m
样地
,
其次是
25m×
25m,10m
×
10m
和
20
m
×
20m
样地所用的调查时间大致相同
,30m
×
30
m
所 用的调查时间最少。在考虑调查时间和成本的
情况下
,
样方面积为
30m×
30m
抽样样方数为
4
时
的抽样较优。
译
.
北京
:
中国林业出版社
,1985
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洪　伟
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,1999,19
(
1)
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徐　海
,
惠刚盈
,
胡艳 波
,
等
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天然红松阔叶林林木分布格局研究
的最小样本量
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2
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6
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[8]
邓红兵,
吴　刚
,
郝占庆
,
等
.
马尾松―栎类天然混 交林群落最小
4
　结论
(
1
)
在样方面积固定时
,
正确判断林分空间结
面积确定及方法比较
[J].
生态学报
,199 9,19
(
4
)
:499-500
[9]
刘灿然
,
马克平
,
于顺利
,
等
.
北京东灵山地区植物群落多 样性研
构的概率随着抽样样方数量的增加而增大
;
在样方
数量固定时
,
正确判断空间结构的概率随着抽样样
方面积的增加而增大。这意味着空间结构分析必须
在适宜的面积和数量上进行。
(
2
)
在样方面积固定时
,
不同数量的样方对应
的判断林分空间格局的准确性不同
,
样地数量小时
准确性 较低
;
在样方数量固定时
,
不同样方面积对应
究
:
Ⅶ
.
几种类型植物群落临界抽样面积的确定
[J].
生态学报
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(
1
)
:15-23
[10]
唐　龙< br>,
郝文芳
,
孙洪罡
,
等
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黄土高原四种乡土 牧草群落种
-
面积曲线拟合及最小面积的确定
[J].
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2005,23
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4
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etal
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样方大小和形状对牧
草现存量取样的效率
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译
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草原和牧
草
,1994
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4
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